JP5204721B2 - 成膜装置および成膜方法 - Google Patents
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Description
基板を収容する成膜室と、
成膜室内で基板を支持するサセプタと、
サセプタに支持された基板を加熱する第1の加熱部と、
成膜室の外部に設けられてサセプタを保管する保管室と、
成膜室に開閉部を介して接続する待機室と、
基板の種類に応じてサセプタを保管室から取り出し、待機室を介して成膜室にサセプタを搬送する搬送手段とを有することを特徴とする。
基板を収容する成膜室と、
成膜室内で基板を支持する第1の部材と、
第1の部材に支持された基板を加熱する第1の加熱部と、
第1の部材に支持されて基板と加熱部の間に配置される第2の部材と、
成膜室の外部に設けられて第2の部材を保管する保管室と、
成膜室に開閉部を介して接続する待機室と、
基板の種類に応じて第2の部材を保管室から取り出し、待機室を介して成膜室に第2の部材を搬送する搬送手段とを有することを特徴とする。
第1の成膜装置においては、成膜室内にあるサセプタの温度を測定する第1の温度測定手段と、保管室内にあるサセプタの温度を測定する第2の温度測定手段とを有することが好ましい。また、保管室内には、サセプタを保持するサセプタ保持部材が設けられており、サセプタ保持部材は、サセプタを保管室内の所定位置に移動可能なように構成されていることが好ましい。所定位置は、第2の温度測定手段によって温度測定をする位置、および、搬送手段によって待機室との間でサセプタを搬送可能な位置であることが好ましい。
第2の成膜装置においては、成膜室内にある第1の部材の温度を測定する第1の温度測定手段と、保管室内にある第2の部材の温度を測定する第2の温度測定手段とを有することが好ましい。また、保管室内には、第2の部材を保持するサセプタ保持部材が設けられており、サセプタ保持部材は、第2の部材を保管室内の所定位置に移動可能なように構成されていることが好ましい。所定位置は、第2の温度測定手段によって温度測定をする位置、および、搬送手段によって待機室との間で第2の部材を搬送可能な位置であることが好ましい。
第1の加熱部が設けられた成膜室内に基板を搬送してサセプタで支持し成膜処理を行なう成膜方法において、
第2の加熱部を備えた保管室にサセプタを保管し、基板の種類に応じてサセプタを保管室から取り出した後、開閉部を介して成膜室に接続された待機室に搬送し、次いでサセプタを成膜室に搬送することを特徴とするものである。
成膜室内にあるサセプタの温度と保管室内にあるサセプタの温度が同程度となるように、第2の加熱部の出力を調整することが好ましい。
第1の加熱部が設けられた成膜室内に基板を搬送して第1の部材で支持し成膜処理を行なう成膜方法において、
第2の加熱部を備えた保管室に第2の部材を保管し、基板の種類に応じて第2の部材を保管室から取り出した後、開閉部を介して成膜室に接続された待機室に搬送し、次いで成膜室に搬送して第1の部材で第2の部材を支持するとともに、基板と第1の加熱部の間に第2の部材を配置して成膜処理を行なうことを特徴とするものである。
成膜室内にある第1の部材の温度と保管室内にある第2の部材の温度が同程度となるように、第2の加熱部の出力を調整することが好ましい。
図1は、本実施形態における枚葉式の成膜装置100の模式的な概念図である。本実施形態においては、基板の一例としてシリコンウェハ101を用いる。但し、これに限られるものではなく、場合に応じて、他の材料からなるウェハなどを用いてもよい。
また、図2は、本発明の第2の成膜方法にかかる成膜室102の構成を示す断面図である。本実施形態においては、サセプタ110は、シリコンウェハ101を支持する第1の部材103と、第1の部材103に支持されてシリコンウェハ101と第1の加熱部105との間に配置される第2の部材107とからなる。そして、第2の部材107は、第1の加熱部105からの熱によって生じるシリコンウェハ101の温度分布に応じて形状が異なる部材である。
また、成膜室102、待機室120、保管室130は水素(H2)または窒素(N2)雰囲気に保持されている。さらに、それぞれ図示しない圧力調整弁および真空ポンプが接続されており、所望の圧力にすることができ、それぞれを等圧に調整することができる。ここでは、700Torr程度の微減圧状態に調圧されている。
さらに、搬送機構121は、保管室130に収容された第2の部材107も成膜室102へ搬送することができる。
また、第1の部材103の上面から第1座ぐり103aの水平な面までの深さは、シリコンウェハ101の厚さと略同一かまたはこれ以下に形成されている。そのため、第1座ぐり103aにシリコンウェハ101が載置されると、シリコンウェハ101の上面は、第1の部材103の上面と略同じかまたは上面よりも高い位置になる。よって、供給された成膜ガスがシリコンウェハ101の中心付近から周縁部方向へ流れるとき、第1座ぐり103aの垂直な面にガス流が当たらず、スムーズな成膜ガス流を形成することができる。
その場合、第1の部材103と第2の部材107をそれぞれ待機室120を介して成膜室102内に搬送し、第1の部材103で第2の部材107を上述の形態のように支持するとしても良い。
また逆に、第2の部材107の表面とシリコンウェハ101の間隔が遠いほど、輻射熱の伝わる量は小さくなる。つまり、第1の加熱部105の温度は一定であっても、シリコンウェハ101と第2の部材との距離が遠ければ輻射熱が伝わりにくくなる。そのため、第2の部材の厚みを局所的に薄くして第2の部材107からシリコンウェハ101までの距離を長くすることで、シリコンウェハ101の過熱を局所的に抑制することができる。
図5のグラフの実線aは、ボロンなどのP型の不純物が1018/cm3位程度まで添加された8インチ(約200mmφ)シリコンウェハ101(以後P+ウェハ101と称す)の温度分布である。実線aに示されるように、第2の部材107を介して加熱されたP+ウェハ101は、設定温度1100℃に対し、全面において誤差±1℃以内の良好な温度分布が形成されることが確認された。
上述のような良好な温度分布の状態で成膜ガスが供給されれば、P+ウェハ101の全面に良質な結晶膜を均一に成膜させることができる。
すなわち、第2の部材107´には、P−ウェハ101´で設定温度よりも温度が低くなる領域の直下に凸部108が形成されており、設定温度よりも温度が高くなる領域の直下に凹部109が形成されている。このような形状の第2の部材107´を用いれば、P−ウェハ101´への輻射熱の量を面内で変えることができるので、P−ウェハ101´の温度が面内で均一になるようにすることができる。
したがって、厚みが均一である第2の部材を介して加熱されたシリコンウェハの温度分布のデータがあれば、温度を均一にするように厚みが調整された第2の部材を設計することができる。
また、本実施形態では、通常の生産稼働を行ないながら第2の部材の交換の作業を行なうことができるため、装置の分解などの煩雑な作業が必要ない。そのため、高い稼働率を維持したまま、あらゆるシリコンウェハの特性に合わせて均一な温度分布を得るための調整を行なうことができる。
本実施形態の成膜方法の一態様は、以下の工程をもって行われる。
このとき、成膜室102内は成膜温度(設定温度)にまでは達してはいないものの、第2の部材107が常温の状態で搬入された場合に熱応力がかかるのに十分な例えば700℃以上に調整されている。しかしながら第2の部材107は、保管室130内において第2の加熱部131によって予め700℃〜800℃程度まで加熱されている。そのため、第2の部材107の温度を急激に変動させずにすみ、熱応力による破損を防止することができる。
上述の工程が順次繰り返されることにより、成膜装置100は良質な結晶膜が均一に成膜されたシリコンウェハ101を連続して製造することができる。
このように、装置の分解などの煩雑な作業を必要とせずに、シリコンウェハ101の特性に応じた第2の部材107を用いることができる。そのため、稼働効率を低下させることなく、あらゆるシリコンウェハに対して良質な結晶膜を得るための調整を行なうことができる。
本実施の形態においては、成膜室102に設けられた、第1の温度測定手段としての放射温度計160によって第1の部材103の温度を測定し、保管室130内に置かれた第2の部材の温度が測定温度となるように、第2の加熱部131の温度を調整することが好ましい。このようにすることにより、例えば、第2の部材107に代えて第2の部材107´を成膜室102に搬送する場合において、第2の部材107′の温度は予め第1の部材103の温度付近まで加熱されているので、第2の部材107′を成膜室102の内部に搬入しても、第2の部材107′の温度を急激に変動させずにすみ、熱応力による破損を防止することができる。
図9は、保管室130の模式的な断面図である。保管室130には、導入口170を通じて水素ガスまたは窒素ガスが導入される。また、排気口171には、図示しない圧力調整弁または真空ポンプが接続していて、保管室130内の圧力を所望の圧力にすることができる。
図9に示すように、保管室130には、サセプタ保持部材180が設けられている。第2の部材107および第2の部材107′は、サセプタ保持部材180によって保持されている。また、保管室130には、第2の温度測定手段としての放射温度計161が設けられていて、サセプタ保持部材180に保持された第2の部材の温度を所定位置で測定可能である。
成膜室102に設けられた放射温度計160によって第1の部材103の温度を測定した結果と、放射温度計161によって測定された保管室130内での第2の部材の温度とに基づいて、第2の加熱部131の温度を調整することにより、保管室130内に置かれた第2の部材の温度が成膜室102内の第1の部材103の温度と同程度となるようにすることが可能である。
尚、図9の例では、第2の加熱部131は1箇所にのみ設けられているが、サセプタ保持部材180を挟んで第2の加熱部131と対向する位置にもう1つ設けることもできる。この構成であれば、第2の部材をより短時間で均一に加熱することが可能である。
サセプタ保持部材180は、保管室130の中で昇降可能なように構成されている。これにより、放射温度計161による温度測定を行う場合には、サセプタ保持部材180を上下に動かして、第2の部材107または第2の部材107′を測定位置まで移動させることができる。また、搬送路123から第2の保持部材107または第2の保持部材107′を搬出する場合にも、サセプタ保持部材180を上下に動かして、第2の部材107または第2の部材107′を搬送路123の高さ、すなわち、搬送機構121によって待機室120との間で第2の部材107または第2の部材107′を搬送可能な位置まで移動させることができる。さらに、搬送路123を通じて保管室130の中に他の第2の保持部材を搬入する場合にも、サセプタ保持部材180を上下に動かして、保持部181の位置を搬送路123の高さに合わせておけば、搬入した第2の保持部材をスムーズにサセプタ保持部材180で保持することができる。
さらに、好ましい他の一態様について説明する。
図10は、本実施形態の第1の部材203の近傍の構成を示す断面図である。
これにより、本実施形態の態様においては、良質な結晶膜が形成されたシリコンウェハ201を製造することができる。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することもできる。
101、201…シリコンウェハ(P+ウェハ)
101´…P−ウェハ
102…成膜室
103、203…第1の部材
103a…第一座ぐり
103b…第二座ぐり
104…回転部
105、205…第1の加熱部
105a…インヒータ
105b…アウトヒータ
107、107´、207…第2の部材
108、208…凸部
109…凹部
110…サセプタ
120…待機室
121…搬送機構
122、123、124…搬送路
130…保管室
131…第2の加熱部
140…ロードロック室
150…成膜ガス供給部
151…シャワープレート
152…ガス排気部
160、161…放射温度計
170…導入口
171…排気口
180…サセプタ保持部材
181…保持部
Claims (10)
- 基板を収容する成膜室と、
前記成膜室内で前記基板を支持するサセプタと、
前記サセプタに支持された前記基板を加熱する第1の加熱部と、
前記成膜室の外部に設けられて前記サセプタを保管する保管室と、
前記成膜室に開閉部を介して接続する待機室と、
前記基板の種類に応じて前記サセプタを前記保管室から取り出し、前記待機室を介して前記成膜室に前記サセプタを搬送する搬送手段とを有することを特徴とする成膜装置。 - 前記保管室には、第2の加熱部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
- 前記成膜室内にあるサセプタの温度を測定する第1の温度測定手段と、
前記保管室内にあるサセプタの温度を測定する第2の温度測定手段とを有することを特徴とする請求項2に記載の成膜装置。 - 基板を収容する成膜室と、
前記成膜室内で前記基板を支持する第1の部材と、
前記第1の部材に支持された前記基板を加熱する第1の加熱部と、
前記第1の部材に支持されて前記基板と前記第1の加熱部の間に配置される第2の部材と、
前記成膜室の外部に設けられて前記第2の部材を保管する保管室と、
前記成膜室に開閉部を介して接続する待機室と、
前記基板の種類に応じて前記第2の部材を前記保管室から取り出し、前記待機室を介して前記成膜室に前記第2の部材を搬送する搬送手段とを有することを特徴とする成膜装置。 - 前記保管室には、第2の加熱部が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の成膜装置。
- 前記成膜室内にある前記第1の部材の温度を測定する第1の温度測定手段と、
前記保管室内にある前記第2の部材の温度を測定する第2の温度測定手段とを有することを特徴とする請求項5に記載の成膜装置。 - 第1の加熱部が設けられた成膜室内に基板を搬送してサセプタで支持し成膜処理を行なう成膜方法において、
第2の加熱部を備えた保管室に前記サセプタを保管し、前記基板の種類に応じて前記サセプタを前記保管室から取り出した後、開閉部を介して前記成膜室に接続された待機室に搬送し、次いで前記サセプタを前記成膜室に搬送することを特徴とする成膜方法。 - 前記成膜室内にあるサセプタの温度と前記保管室内にあるサセプタの温度が同程度となるように、前記第2の加熱部の出力を調整することを特徴とする請求項7に記載の成膜方法。
- 第1の加熱部が設けられた成膜室内に基板を搬送して第1の部材で支持し成膜処理を行なう成膜方法において、
第2の加熱部を備えた保管室に第2の部材を保管し、前記基板の種類に応じて前記第2の部材を前記保管室から取り出した後、開閉部を介して前記成膜室に接続された待機室に搬送し、次いで前記成膜室に搬送して前記第1の部材で前記第2の部材を支持するとともに、前記基板と前記第1の加熱部の間に前記第2の部材を配置して成膜処理を行なうことを特徴とする成膜方法。 - 前記成膜室内にある前記第1の部材の温度と前記保管室内にある前記第2の部材の温度が同程度となるように、前記第2の加熱部の出力を調整することを特徴とする請求項9に記載の成膜方法。
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